Targeted Proteomic Analysis of Central Metabolic Enzymes Using Nano-LC-Triple Quadrupole Mass Spectrometry
Aplikace | 2023 | ShimadzuInstrumentace
Centrální metabolismus je klíčový pro energetickou bilanci a produkci důležitých biomolekul napříč organismy. Využití cílené proteomiky umožňuje kvantifikovat hladiny enzymů tohoto systému s vysokou citlivostí a specifitou. To je zásadní pro optimalizaci bioprodukce (bioethanol, lipidy), pochopení onkologických procesů a pro aplikace v průmyslové a klinické analytice.
Hlavním cílem bylo demonstrovat workflow nano-LC ve spojení s ultra-rychlou triple kvadrupólovou hmotnostní spektrometrií (UFMS) pro paralelní a kvantitativní analýzu enzymů centrálního metabolismu ve kvasinkách (S. cerevisiae, L. starkeyi) a lidských buněčných liniích (MCF-7). Studie zahrnovala:
Workflow pro cílenou proteomiku nabízí:
Studie potvrdila, že kombinace nano-LC a UFMS triple kvadrupólu umožňuje robustní, citlivé a vysoce výkonné kvantitativní analýzy centrálních metabolických enzymů. Metoda je plně přenosná a vhodná pro biotechnologické i biomedicínské aplikace. Jednotlivé genetické zásahy zásadním způsobem ovlivní celý metabolický profil.
LC/MS, LC/MS/MS, LC/QQQ
ZaměřeníProteomika
VýrobceShimadzu
Souhrn
Význam tématu
Centrální metabolismus je klíčový pro energetickou bilanci a produkci důležitých biomolekul napříč organismy. Využití cílené proteomiky umožňuje kvantifikovat hladiny enzymů tohoto systému s vysokou citlivostí a specifitou. To je zásadní pro optimalizaci bioprodukce (bioethanol, lipidy), pochopení onkologických procesů a pro aplikace v průmyslové a klinické analytice.
Cíle a přehled studie / článku
Hlavním cílem bylo demonstrovat workflow nano-LC ve spojení s ultra-rychlou triple kvadrupólovou hmotnostní spektrometrií (UFMS) pro paralelní a kvantitativní analýzu enzymů centrálního metabolismu ve kvasinkách (S. cerevisiae, L. starkeyi) a lidských buněčných liniích (MCF-7). Studie zahrnovala:
- ověření stability retenčních časů nano-LC,
- testy vysokorychlostního akvizičního režimu na LCMS-8040/8060,
- přenos MRM assay mezi různými MS platformami,
- využití v analýze genových knockoutů v S. cerevisiae.
Použitá metodika a instrumentace
- Kultivace: S. cerevisiae a L. starkeyi na standardních médiích; MCF-7 v DMEM.
- Příprava vzorků: extrakce proteinů, reduktivní alkylace, trypsinová digestace, desalting (MonoSpin C18, StageTips).
- Nano-LC: Shimadzu LC-20ADnano, kolona L-column Micro C18 0.1×150 mm, průtok 400 nL/min, gradient 0–65–100 % acetonitrilu.
- MS: Shimadzu LCMS-8040/8060, MRM režim, UFMS technologie, detekce 500+ kanálů/s, kolizní plyn 270–310 kPa, rozlišení Q1/Q3 nízké.
- Software: Skyline pro návrh a vyhodnocení MRM metod, FMR-002 Timing Marker pro kontrolu retenčních časů.
Hlavní výsledky a diskuse
- Stabilita nano-LC retenčních časů byla ≤0,2 min po měsíční kontinuální analýze (týdenní čištění iontového zdroje).
- Vysokorychlostní akvizice na LCMS-8040/8060 (dwell time 1–10 ms) zachovala kvantitativní přesnost (variace <×2) při zachování cyklu 1200 ms.
- Přenos MRM assay z literatury (133 peptidů, 398 přechodů) pro MCF-7 byl úspěšný: uchována lineární korelace retenčních časů a citlivost.
- Analýza pdc1Δ vs. divokého typu ukázala nulovou expresi Pdc1 a kompenzační zvýšení Pdc5, Hxk1 a Tdh1. Gcr2Δ vykázala celkovou supresi glykolytických enzymů a změny i v aminokyselinové a trehalózové dráze.
Přínosy a praktické využití metody
Workflow pro cílenou proteomiku nabízí:
- vysokou citlivost pro nízké abundanční proteiny,
- rychlé datové akvizice vhodné pro velké multiplexní panely,
- transferovatelnost metod mezi laboratořemi a platformami,
- možnost sledovat vliv genetických modifikací na centrální metabolismus.
Budoucí trendy a možnosti využití
- rozšíření MRM knihoven na genomovou úroveň,
- integrace s metabolickým modelováním a flux analýzou,
- kombinace s analýzou post-translačních modifikací,
- aplikace v single-cell proteomics a on-line monitoringu bioprocesů.
Závěr
Studie potvrdila, že kombinace nano-LC a UFMS triple kvadrupólu umožňuje robustní, citlivé a vysoce výkonné kvantitativní analýzy centrálních metabolických enzymů. Metoda je plně přenosná a vhodná pro biotechnologické i biomedicínské aplikace. Jednotlivé genetické zásahy zásadním způsobem ovlivní celý metabolický profil.
Reference
- Ohtsuki S. The Journal of The Japanese Biochemical Society, 2012;84:911–919.
- Marx T. Nature Methods, 2013;10:19–22.
- Takaku H. et al. J Biosci Bioeng, 2021;131(6):613–621.
- Uchida Y. et al. Fluids Barriers CNS, 2013;10:21.
- Ishihama Y. Bunseki Kagaku, 2008;57:1011–1018.
- Rappsilber J. et al. Nat Protoc, 2007;2:1896–1906.
- MacLean B. et al. Bioinformatics, 2010;26:966–968.
- Picotti P. et al. Cell, 2009;138:795–806.
- Drabovich AP. et al. Mol Cell Proteomics, 2012;11:422–434.
- Matsuda F. et al. J Biosci Bioeng, 2015;119:117–120.
- Matsuda F. et al. PLoS ONE, 2017;12(2):e0172742.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Quantitative Proteomics of Metabolic Enzymes in S. cerevisiae Using Triple Quadrupole LC/MS/MS
2015|Shimadzu|Aplikace
LAAN-J-LM-E019 LC-MS Liquid Chromatograph Mass Spectrometer 50 Quantitative Proteomics of Metabolic Enzymes in S. cerevisiae Using Triple Quadrupole LC/MS/MS [LCMS-8040] Using microorganisms such as S.cerevisiae to produce materials has been applied across many industries such as fermented foods, chemicals, pharmaceuticals,…
Klíčová slova
enzymes, enzymestryptic, trypticsiigatsiedfisk, siigatsiedfiskmetabolic, metabolicproteomics, proteomicsquantitative, quantitativeglyco, glycopeptides, peptidesufms, ufmstargeted, targetedtracing, tracinglysis, lysisbiosynthesis, biosynthesispolysaccharides, polysaccharidestca
Using Targeted Proteomics with an Ultra- Fast Triple Quadrupole Mass Spectrometer to Confirm Protein Overexpression
2023|Shimadzu|Aplikace
Application Note No. 87 Using Targeted Proteomics with an UltraFast Triple Quadrupole Mass Spectrometer to Confirm Protein Overexpression Fumio Matsuda1,2,3 and Yutaka Umakoshi4 Life Science Life Sciences Abstract 1. Introduction Protein overexpression is an experimental approach that is utilized…
Klíčová slova
pgk, pgkoverexpression, overexpressiontrypsin, trypsinprotein, proteinpeptides, peptidesoverexpress, overexpressmrm, mrmdigested, digestedskyline, skylineproteomics, proteomicsmicroorganisms, microorganismstriple, tripletransitions, transitionsexpression, expressionselectively
Metabolic Pathway Analysis Solutions
2024|Shimadzu|Brožury a specifikace
C10G-E103 Metabolic Pathway Analysis Solutions Metabolic Pathway Metabolic pathways are the chain of chemical and enzymatic reactions that occur within a cell in living organisms to support their life. They are a series of reaction pathways that include intermediates from…
Klíčová slova
day, daymetabolic, metabolicculture, culturepathway, pathwaypackage, packagemetabolites, metabolitesmutant, mutantsystem, systemhomocysteine, homocysteineflies, fliesmedium, mediummeasurement, measurementmetabolomics, metabolomicsmethionine, methioninewild
Magnetic Resonance Mass Spectrometry (MRMS) discriminates yeast mutants through metabolomics
2021|Bruker|Aplikace
Magnetic Resonance Mass Spectrometry (MRMS) discriminates yeast mutants through metabolomics An untargeted metabolomics approach based on the MRMS aXelerate® workflow was employed to examine changes in methylglyoxal catabolism using Saccharomyces cerevisiae as a model system. This approach allowed for subtle…
Klíčová slova
methylglyoxal, methylglyoxalglyoxalase, glyoxalasemrms, mrmsglutathione, glutathionemutants, mutantsphenotypically, phenotypicallystrains, strainsmetabolomics, metabolomicsgene, genecerevisiae, cerevisiaesaccharomyces, saccharomycesmass, masswere, werepathway, pathwayuntargeted